(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器と、
容器の内部の爆発物と、
爆発物に点火するためのメカニズムと、
接着剤を収容するレセプタクルと、
レセプタクルから容器の外側表面上に接着剤を移動させるためのアクチュエータと、
を含み、
レセプタクルから移動した接着剤を混合するため、容器の外側表面に隣接する装置を含むことを特徴とする表面爆砕装置。
【請求項２】
容器の外側表面は凹入構造を有し、
接着剤は容器と爆砕対象の岩石の間において凹入構造内に移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の表面爆砕装置。
【請求項３】
接着剤は少なくとも１つの基剤及び１つの活性剤を含み、
レセプタクルは少なくとも基剤用の１つの第１コンパートメント及び活性剤用の１つの第２コンパートメントを有し、
混合装置は基剤と活性剤を混合させることを特徴とする請求項１に記載の表面爆砕装置。
【請求項４】
アクチュエータは、接着剤を収容するレセプタクルの内部の曲がり易いブラダと、加圧された流体をレセプタクル内に導入することによってブラダを外部から加圧し、且つ、これにより、接着剤をブラダから移動させるための接続と、を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の表面爆砕装置。
【請求項５】
レセプタクルは接着剤を収容するシリンダを含み、
アクチュエータは接着剤をシリンダから移動させるためにシリンダの内部において移動可能であるピストンを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の表面爆砕装置。
【請求項６】
装置は容器が取り付けられる支持部を含み、
容器は支持部との関係において移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の表面爆砕装置。
【請求項７】
支持部は、使用の際に細長いコンポーネントとの関係における容器の少なくとも限られた程度の移動を許容する方式によって細長いコンポーネントに対して取り付け可能である曲がり易い継手を含むことを特徴とする請求項６に記載の表面爆砕装置。
【請求項８】
成形された装薬が容器の内部に含まれることを特徴とする請求項１に記載の表面爆砕装置。
【請求項９】
表面爆砕組立体であって、
それぞれが請求項１に記載の装置である少なくとも２つの表面爆砕装置を含み、
装置は個別の爆発物に同時に点火されるように構成されていることを特徴とする組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面爆砕装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地下及び地表における採掘及び掘削の過程においては、一次爆砕又はケービング工程において十分に断片化されなかったために取り扱いが困難である又は非爆砕領域から移動してきた巨礫及び岩石が不可避に存在している。二次爆砕法又は衝撃装置を使用することにより、これらの物体のサイズを低減することができる。
【０００３】
二次爆砕法については、特許文献１に概説されている。特許文献２には、二次爆砕装薬の一例が付与されている。
【０００４】
地面上に存在する岩石は、適度なレベルの安全性を伴って、非爆発性の又は爆発性の技法或いは衝撃ハンマを使用して破壊することができる。例えば、坑井やボックスホール内の岩石が障害物を形成している場合などのように、岩石が頭上に位置する際には、障害物を除去するための岩石の爆砕は、最良の場合でも、問題を有し、且つ、最悪の場合には、極めて危険なものになる可能性がある。
【０００５】
この問題に対して障害物の上方から取り組むことができる場合には、相対的に大量の爆発物が必要とされる可能性があろう。この場合には、放出されるエネルギーが、岩石が位置する通路を規定している構造体にとって破壊的なものとなる可能性がある。
【０００６】
特許文献１は、粘性を有する接着性爆発物を収容する成形された二次爆砕装薬の使用法について記述している。一例において、この装薬は、棒上に支持されており、この棒を操作して爆発性装薬を岩石に対して接着接合することができる。このプロセスは、適度なレベルの安全性を伴って、実行することができる。但し、様々な理由から、接着性を有する爆発性物質の使用は、常に効を奏するわけでもなく、常に実際的であるわけでもなく、或いは、常に望ましいわけでもない。
【０００７】
特許文献４は、カプセルを爆砕対象の岩石に接着できるようにカプセルの基部フランジが接着剤によって被覆された表面爆砕シェルについて記述している。但し、この特許は、この爆砕シェルを頭上の用途に使用するための安全な技法について記述してはいない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５，２３３，９２６号明細書
【特許文献２】米国特許第２，２４７，１６９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、支持構造に損傷が発生する尤度が低減されるように、放出されるエネルギー量を制限するか又は放出されるエネルギーをその他の方法で逃しつつ、頭上の場所において岩石を断片化又は移動させるために、ハイレベルな安全性を有する制御された方式によって使用することができる爆砕装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、容器と、容器内の爆発物と、爆発物に点火するためのメカニズムと、接着剤を収容するレセプタクルと、接着剤をレセプタクルから容器の外側表面上に移動させるためのアクチュエータと、を含む表面爆砕装置を提供する。
【００１１】
好ましくは、レセプタクルから移動した際に接着剤を混合するための装置が容器の外側表面に隣接して配置される。この構成は、接着剤の効果的な混合と、その後の配置と、を結果的にもたらす。
【００１２】
好ましくは、容器は、凹入構造を有し、且つ、接着剤は、容器と爆砕対象の岩石の間において凹入構造内に移動する。
【００１３】
アクチュエータは、いくつかの形態のうちのいずれかを有することができる。本発明の好適な一実施形態においては、アクチュエータは、例えば、流動可能な形態の接着剤を収容する曲がり易いブラダ（ｂｌａｄｄｅｒ）又はキャリッジをレセプタクル内に含む。例えば、空気や水などの加圧流体をレセプタクル内に導入することにより、ブラダ又はキャリッジを外部から加圧し、且つ、これにより、後続の混合（必要とされる場合）及び配置のために接着剤をブラダ又はキャリッジから移動させるように、接続が設けられている。
【００１４】
本発明の一変形においては、レセプタクルは、接着剤を収容するシリンダを含み、且つ、アクチュエータは、シリンダから接着剤を移動させるためにシリンダの内部において移動可能であるピストンを含む。
【００１５】
凹入構造は、好ましくは、曲がり易い封止体によって取り囲まれている。
【００１６】
容器は、任意の適切な形態を有してもよいが、好ましくは、円錐形又はピラミッド形の形状を有する。凹入構造は、場合によっては、円錐又はピラミッドの基部に配置してもよい。
【００１７】
爆砕装置は、容器が取り付けられる支持部を含んでもよい。容器は、支持部との関係において移動可能であってもよい。これは、任意の適切な方式によって実行してもよく、且つ、例えば、シリンダ及びピストンの構成、曲がり易い蛇腹体、チューブ、又はこれらに類似したものを使用してもよい。この観点において、本発明は限定されない。本発明の一形態においては、容器は、支持部に取り付けられた蛇腹体内に少なくとも部分的に配置されており、且つ、蛇腹体が内部において加圧された際に、容器は、これにより、強制的に支持部から離れるように移動する。この結果、接着剤によって充填された凹入構造を爆砕対象の岩石との緊密な接触状態に配置することができる。次いで、凹部が所定量の接着剤によって充填される。
【００１８】
本発明の一変形においては、蛇腹体の一部を構成してもよい或いはこれに含まれてもよい付勢装置が、凹入構造を岩石に向かって付勢するように機能する。その後に、所定量の接着剤が、岩石と容器の間において凹入構造によって形成された空間内にポンプ供給される。
【００１９】
本発明の好適な一形態においては、成形された装薬が容器の内部に含まれている。成形された装薬は、爆発物が点火された際に放出されるエネルギーを凹入構造が圧接している岩石上に集中させるように設計されている。成形された装薬は、好ましくは、例えば、銅や鉄などの相対的に重い金属から形成されるか又はこれを含む。成形された装薬自体は、円錐形又はピラミッド形の形状を有してもよい。
【００２０】
本爆砕装置は、適切に相互接続された複数の爆砕装置を含む複合ユニットの一部分であってもよい。好ましくは、複数の爆砕装置は、支持部に対して個別に取り付けられる。
【００２１】
支持部は、曲がり易い継手を含んでもよく、この曲がり易い継手は、自在継手の特性を有してもよく、且つ、使用の際に、腕材又は細長いコンポーネントとの関係における容器の少なくとも制限された程度の移動を許容する方式によって腕材又は類似の細長いコンポーネントに対して取り付け可能である。
【００２２】
接着剤は、通常は地面支持用途（ｇｒｏｕｎｄ  ｓｕｐｐｏｒｔ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）に使用されている種類の２成分ポリエステル樹脂から形成してもよい。このタイプの樹脂は、好ましくは、速硬化性であり、これは、望ましい特徴である。樹脂の成分は、既知の方式によってレセプタクル内に、又は任意の適切なタイプのブラダ構成内に、直接的に詰め込んでもよい。別の好適な可能性は、接着剤が、ロックボルトの設置のために使用されている種類のカートリッジ内の標準的な樹脂であるというものである。これらの例は、限定的なものではない。
【００２３】
特に効果的な一構成においては、接着剤が塗布される岩石表面と、混合された接着剤によって結果的に岩石表面に接着される容器の対向表面と、の間において、混合装置により、カートリッジから吐出された樹脂接着剤を利用している。
【００２４】
従って、本発明の一形態においては、レセプタクルは、少なくとも１つの第１コンパートメント及び１つの第２コンパートメントを有する。接着剤は、少なくとも１つの基剤及び１つの活性剤を含む。基剤は、第１コンパートメント内に存在し、且つ、活性剤は、第２コンパートメント内に存在する。混合装置は、レセプタクルから移動した際に基剤と活性剤を混合させる。接着剤は、曲がり易いブラダの内部に又はシリンダの内部に配置されるカートリッジ内に収容されてもよい。シリンダは、本発明の一形態においては、カートリッジであってよい。
【００２５】
接着剤は、混合が完了した後にのみ、硬化する。通常、標準的な樹脂カプセルは、樹脂カートリッジの長さに沿って硬化剤（触媒）の小さな細片を有する。主成分は、事前の触媒との効果的な混合を伴うことなしには、硬化することができない。又、混合は、摩擦をも生成し、且つ、これは、硬化プロセスを加速させる温度上昇をもたらす。
【００２６】
一例として、添付図面を参照し、本発明について更に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】一側部から見た、本発明の一実施形態による表面爆砕装置を示す図である。
【図２】図１に示されている爆砕装置の断面図である。
【図３】図１の爆砕装置を使用する１つの方法を示す図である。
【図４】図２に類似しており、且つ、一側部から見た、本発明の第２の実施形態による爆砕装置の断面図である。
【図５】本発明による複合爆砕組立体を示す図である。
【図６】図５の組立体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
添付図面の図１及び図２は、それぞれ、一側部から見た本発明による表面爆砕装置１０の図、及び本発明による表面爆砕装置１０の断面図である。
【００２９】
この爆砕装置は、支持部１２と、レセプタクル１４と、蛇腹体１６と、蛇腹体内に実質的に又は完全に収容された爆発物容器１８と、を有する。
【００３０】
支持部１２は、調節可能なボルト２８によって１つに維持されるそれぞれ対向している支持セクション２４及び２６内に形成された、球状部材２０に対して相補的な形状を有する空洞２２内に配置された球状部材２０を有する。短いシャフト３０が、支持セクション２６から突出しており、このシャフト３０により、図３を参照して後述するように、装置１０を外部支持構造に対して取り付けることができる。
【００３１】
レセプタクル１４は、内部ピストン３６を有する細長いシリンダ３４の形態を有する。シリンダ上のキャップ４０に対して接続された導管３８がピストンのトレーリング側部上に開口している。
【００３２】
レセプタクル内には、封止材として機能するＯリング４４によって排出端において取り囲まれた廃棄可能な接着剤カートリッジ４２が存在している。このカートリッジは、レセプタクルの端部５０において曲がり易い導管４６に対して接続された排出口を有する。導管４６は、混合スクリュー５６を収容する内側容積５４を有するキャップ５２まで延在している。排出孔５８が、容積５４を外向きに対向する凹入構造６０に結合している。
【００３３】
流動可能な接着剤６２が、シリンダの内部に収容されており、且つ、シリンダの内部容積を完全に占有している。接着剤６２は、例えば、成分が互いに混合された際に活性化される２成分物質などの前述の種類の接着剤であってよい。この観点において、本発明は限定されない。
【００３４】
容器１８は、略、裁頭円錐の形態を有する。封止材６４が、容器の内側下端部と係合しており（図２を参照されたい）、且つ、雷管６６が、封止材の中央に配置されたスリーブ６８に取り付けられている。不定長のリード線７０が、既知の方式によって雷管に接続されている。容器は、当技術分野において既知の任意の適切なタイプの爆発物７２によって充填されている。
【００３５】
容器内の成形された装薬挿入体７４が、キャップ５２に直接隣接して、即ち、裁頭円錐形の容器の大きな端部又は基部に、配置されている。この挿入体は、鋼、鉄、銅、又は類似の重い金属から製造されている。好ましくは、図２に示されているように、挿入体は、略円錐形の又はピラミッド形の形状を有する。
【００３６】
外向きに対向する凹入構造６０は、壁７６によって取り囲まれている。好ましくは、壁は、壁が岩石表面（図示されてはいない）に圧接した際に、適度な封止が壁と岩石表面の間の境界に形成されるように、ある程度の柔軟性を有する。或いは、この代わりに、キャップは、壁の代わりに、相互に離隔したいくつかの突起又は脚部を有するように、形成される。標準的な地面支持樹脂（ｇｒｏｕｎｄ  ｓｕｐｐｏｒｔ  ｒｅｓｉｎ）がカートリッジ４２から排出される場合には、樹脂が孔５８から出現する時点までに、混合された樹脂は、硬いパテの形態において高度な粘性を有しており、且つ、自由に流動する液体ではない。従って、この時点においては、硬化プロセスが既に十分に進行しているため、樹脂は、凹入構造６０から容易に流出しない。
【００３７】
蛇腹体１６は、レセプタクル１４の外側表面から延在するリム８０と係合する円形のフランジ７８を有する。反対側の端部８２において、蛇腹体は、キャップ５２上の適切な構造に対して固定されている。
【００３８】
図３は、地下における掘削又は運搬場所８６が漏斗形状の通路９０の排出端８８に位置しているブロックケービング採掘法を示している。ブロックケービングシステムにおいては、岩石が通路９０を通じて下部レベル８６まで落下できるように、図示されてはいない適切な機械を使用して上部表面９４上において岩石９２を移動させる。岩石のうちの１つ又は複数の岩石が、様々な理由から、頭上の位置において楔留めされた状態となった場合に、通路９０は、もはや使用不能である。ブロックケービング採掘法において使用されている技法に起因して、岩石を爆砕することによって障害物を除去するべく岩石９２の上部表面にアクセスすることは、通常、容易に可能ではない。これは、ブロックケービング掘削システムにおいて障害物を除去する唯一の方法が、下方からの爆砕という非常に危険な工程を実施するというものであることを意味している。
【００３９】
図３は、腕材１００を有する任意の適切な種類の機械９８を示している。図１及び図２に示されているタイプの装置１０が腕材の上端部に装着されている。シャフト３０は、この装着プロセスを円滑に実行するように設計されている。腕材は、機械の操作者が、相対的に安全な位置において作業しつつ、腕材を延伸させることにより、装置１０を、選択された岩石９２Ａの一面（通常は、裏面）１０４との堅固な係合状態に配置することができるように配置された関節接続された支持部１０２上に保持されている。
【００４０】
球状部材２０は、セクション２４及び２６によって相当堅固に保持されてはいるが、それにも拘わらず、本装置が腕材によって上向きに付勢されるのに伴って十分な力が本装置に印加された際に、ある程度、回動することができる。この結果、凹入構造が岩石表面１０４との緊密な係合状態になることが保証されている。
【００４１】
蛇腹体は、その構造に応じて、異なる機能を有することができる。本発明の一形態においては、キャップ５２がレセプタクル１４から離れる方向に移動するように、図示されてはいない加圧源からの空気又は水を使用することにより、（蛇腹体と容器１８の対向する表面の間において）蛇腹体の内部を膨張させることが可能である。本発明の異なる形態においては、蛇腹体は、弾性を有し、且つ、スプリングの特性を有する。腕材が岩石の裏面１０４に対して本装置を押圧した場合に、蛇腹体のある程度の潰れが発生する。それにも拘わらず、加圧された蛇腹体は膨張を試み、且つ、これにより、封止壁７６は、裏面１０４との間の堅固な接触状態に維持される。
【００４２】
次いで、図示されてはいない供給源からの加圧水が導管３８を通じてシリンダ内のピストンの背後に導入され、これにより、ピストンが前進する、接着剤６２の流動可能な構成成分は、導管４６を通じて強制的に押し出される。ピストンの移動は、ある程度、接着剤の構成成分の混合を支援する。構成成分が混合スクリュー５６を通じて流れるのに伴って、完全な混合が行われ、且つ、出現した混合済みの流動可能な接着剤は、孔５８を通過する。次いで、構造６０が、この接着剤によって充填され、この接着剤も、岩石９２Ａの対向する表面１０４との接触状態となる。
【００４３】
接着剤の硬化が完了する時点まで、力が装置１０上において維持される。硬化が完了した時点で、腕材１００が除去され、これにより、装置１０は、岩石の裏面１０４に接着剤によって装着された状態に残される。適切な時点において、リード線７０を介して雷管６６を起動し、これにより、爆発物７２に点火する。爆発物の点火の際に生成される爆発力は、装薬集中装置として機能する挿入体７４によって成形又は誘導される。大きな衝撃力が岩石９２Ａに対して作用し、これにより、岩石は、通路内において又はその上方において岩石によって生成された障害物が取り除かれる程度にまで、断片化又は移動される。
【００４４】
混合スクリュー５６は、対向する岩石表面に樹脂接着剤によって接着される容器の表面上に位置していることに留意されたい。これは、ロックボルトの設置に通常使用される種類の標準的な樹脂の混合及び配置の場合に、特に有利であることが判明しており、効果的に実行され、且つ、その結果、樹脂は、爆発物によって充填された容器を岩石に対して堅固に固定する。
【００４５】
図４は、断面において、且つ、一側部から、変更された表面爆砕装置１０Ａを示している。装置１０のコンポーネントと同一である装置１０Ａのコンポーネントは、同一の参照符号を有しており、且つ、これらに関する更なる説明は省略する。
【００４６】
レセプタクル１４は、流動可能な１又は２成分接着剤１０８によって充填された曲がり易いブラダ１０６を収容するレセプタクル１４Ａによって置換されている。ブラダの下端部は、（図面において）上向きに移動させることによってブラダを圧縮すると共に接着剤をレセプタクルの排出ノズル１１２を通じて強制的に押し出すことができるピストン１１０に結合されている。接着剤又はその構成成分の混合は、ノズル１２に隣接した図４には図示されてはいない適切な混合構造によって実行される。
【００４７】
ピストンは、任意の適切な方法によって移動させることができる。通常は、水圧又は空気圧を使用してピストンをレセプタクル１４Ａに沿って前進させることになろう。但し、いくつかの用途においては、機械的な装置を使用してピストンを移動させることもできよう。これは、例えば、あまり高くないか、或いは、場合によっては、地面上に位置するなどのように、破壊対象の岩石が相対的に容易にアクセス可能である場合に当て嵌まるであろう。このような状態においては、手動で動作する適切なアクチュエータを使用することにより、ピストンを移動させることが可能である。
【００４８】
ピストン１１０が、通常は水圧を使用することにより、前進した際に、ブラダ１０６からの接着剤の構成成分の吐出に加えて、その爆発性の装薬と共に容器１８を対象の岩石に向かって付勢する傾向を有する大きな上向きの力が生成される。従って、蛇腹体１６を使用する必要はない。その代わりに、爆砕装置の能動面上及び対向する岩石表面上の接着剤１０８が硬化を完了させる時点まで、腕材１００の使用に、或いは、爆砕対象の岩石の選択された表面との接触状態に爆砕装置を維持するためにピストン１１０を介して生成される力に、依存している。
【００４９】
本発明の一変形においては、容器１８は、少なくとも下端部において、ピストンとして機能するように形成することが可能であり、このピストンは、図示されてはいないシリンダ内に配置される。次いで、加圧された水又はその他の流体を使用し、ピストンをシリンダから移動させ、且つ、これにより、容器を爆砕対象の岩石との堅固な接触状態に移動させる。
【００５０】
図５は、一側部から、表面爆砕組立体１１４を示しており、図６は、断面において、この組立体を示している。組立体は、支持部１１６に取り付けられた３つの装置１０Ａを含む。それぞれの装置１０Ａは、図４に示されている種類のものであり、且つ、制御された方式によって対応する凹入構造６０内に注入することができる流動可能な接着剤を収容する個別のシリンダ１４Ａを含む。個別の装置１０Ａは、一斉に点火される。これは、リード線に印加される１つの着火信号が、個別の雷管の、且つ、その結果、爆発物の、同時点火をもたらすようにリード線７０が相互接続された構成において実現される。
【００５１】
組立体１１４は、大規模な岩石破壊を実行しなければならない際に使用される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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